Первоначально, с 1821 по 1829 год, переулок назывался Глухи́м. Он шел от Суворовского проспекта (посередине сквера Финансистов) углом до улицы Моисеенко. На плане 1835 года был обозначен как Криво́й переулок; названия связано с конфигурацией[1].
Современное название известно с 1836 года. Оно дано по Дегтярной улице, продолжением которой служит переулок. В 1837—1883 годах существовал вариант написания Дехтярный переулок.
Около 1858 года нумерация домов в переулке была изменена на противоположную.
Современные границы Дегтярный переулок приобрел в 1961 года, когда к нему присоединили Новопроло́женную улицу (она шла от поворота до Новгородской улицы; ее название известно с 1955 года). Старый участок от Суворовского проспекта тогда же стал безымянным внутриквартальным проездом[5].
Трамвайные пути в Дегтярном переулке, заезд в трамвайный парк 4 (2005)
До закрытия в 2005 году трамвайного парка № 4 по Дегтярному переулку ходил трамвай. Трамвайные пути продолжали лежать в окружении диабазовой брусчатки до 2017 года, когда их демонтировали в рамках ремонта проезжей части[6].
№ 2 — особняк Аккермана (1875). В 2011—2012 годах здание было незаконно надстроено вторым этажом для нужд ресторана[9].
№ 3 — бывший административный дом Рождественского трамвайного парка (1914, памятник архитектуры (региональный)). В настоящее время заброшен, планируется капитальный ремонт для размещения судебного участка мировых судей Центрального района Санкт-Петербурга[10].
№ 3 (несколько литер) — трамвайный парк. Был открыт в 1876 году как Рождественский коночный парк, с 1914 года — Рождественский трамвайный парк. В 1922 году название Рождественский было упразднено, вместо него парку присвоен № 4 и имя В. С. Смирнова. С 1936 года по 1940 год из трамвайного парка № 4 наряду с трамваями на линию выпускались троллейбусы. В 2005 году парк был закрыт. В 2008 году была снесена бо́льшая часть построек трампарка[11]. В 2014 году снесли дом 3, литера В[12].
Горбачевич К. С., Хабло Е. П. Почему так названы?: О происхождении названий улиц, площадей, островов, рек и мостов Ленинграда. — 3-е изд., испр. и доп. — Л.: Лениздат, 1985. — С. 108. — 511 с.
Горбачевич К. С., Хабло Е. П. Почему так названы?: О происхождении названий улиц, площадей, островов, рек и мостов Санкт-Петербурга. — 4-е изд., перераб. — СПб.: Норинт, 1996. — С. 73. — 359 с. — ISBN 5-7711-0002-1.
Городские имена сегодня и вчера: Петербургская топонимика / сост. С. В. Алексеева, А. Г. Владимирович, А. Д. Ерофеев и др. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Лик, 1997. — С. 41, 181. — 288 с. — (Три века Северной Пальмиры). — ISBN 5-86038-023-2.
Топонимическая энциклопедия Санкт-Петербурга. — СПб.: Информационно-издательское агентство ЛИК, 2002. — 808 с. — ISBN 5-86038-094-1.